KR101691900B1 - Freewheeling circuit - Google Patents

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크리스티안 오퍼만
베른하르트 슈트라이히
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 유도성 부하(1)가 셧다운될 때 상기 유도성 부하(1)의 셧다운 과전압의 신속한 감소를 위한 프리-휠링 회로에 관한 것이다. 프리-휠링 회로는 스위칭 임계값 컴포넌트(11)를 포함하고, 상기 스위칭 임계값 컴포넌트(11)에 의해, 프리-휠링 회로는, 상기 스위칭 임계값 컴포넌트(11)가 없는 프리-휠링 회로와 비교하여 더욱 신속하게 액티브 되고, 이로써 셧다운 과전압의 더욱 신속한 감소가 보장된다. 제어 전압원(2)에 의해 제공된 제어 전압이 스위칭 임계값 컴포넌트(11)에 의해 설정된 임계값 전압 아래로 떨어진다면, 용량성 에너지 축전기는 즉시 방전되고 그리고 제어 전압이 거의 0으로 감소될 때에만 방전되지 않으며, 상기 에너지 축전기는 그 다음에, 거의 방전된 상태에 있을 때 셧다운 과전압을 감소시키기 위해 프리-휠링 회로를 활성화시킨다.The invention relates to a pre-wheeling circuit for the rapid reduction of the shutdown and overvoltage of the inductive load (1) when the inductive load (1) is shut down. The pre-wheeling circuit includes a switching threshold component (11), and the switching threshold component (11) allows the pre-wheeling circuit to compare the pre-wheeling circuit with the pre-wheeling circuit without the switching threshold component And is activated more quickly, thereby ensuring a quicker reduction of the shutdown overvoltage. If the control voltage provided by the control voltage source 2 falls below the threshold voltage set by the switching threshold component 11, the capacitive energy capacitor is discharged immediately and is not discharged only when the control voltage is reduced to nearly zero And the energy accumulator then activates the pre-wheeling circuit to reduce the shutdown overvoltage when in a substantially discharged state.

Figure R1020127010791
Figure R1020127010791

Description

프리­휠링 회로{FREE­WHEELING CIRCUIT}[0001] FREEWHEELING CIRCUIT [0002]

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 프리-휠링(free-wheeling) 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a free-wheeling circuit according to the preamble of claim 1.

DC 제어 또는 정류기(AC/DC)를 통한 제어를 이용하여 저-전압 스위칭 디바이스(low-valtage switching device)에서 동작되는 예컨대 라인 콘택터 스위치(line contactor switch)의 코일(coil)과 같은 유도성 부하들(inductive loads)은, 상기 유도성 부하에 의해 이러한 경우에 유발되는 셧다운(shutdown) 과전압을 감소시키기 위해 상기 저-전압 스위칭 디바이스 내에 제공된 프리-휠링 회로에도 불구하고, 제어 공급 전압의 제거 이후에만 매우 느리게 드롭 아웃(drop out)된다. 최악의 경우, 결과는 2-단계 드롭 아웃으로서 지칭되는 것이다, 즉 예컨대, 유도성 부하를 이용하여 스위칭되는 메인(main) 전류 경로 내에서 스위칭되는 콘택들(contacts)이 어떠한 스프링 힘(spring force)도 없이 짧은 기간 동안 서로 접촉되는 것이다. 그 다음에, 상기 콘택들은 쉽게 서로 용접될 수 있게 되거나 또는 전체적으로 짧은 전기적 수명만을 가질 수 있다.Such as a coil of a line contactor switch, operated in a low-voltage switching device, for example, using DC control or control via a rectifier (AC / DC) inductive loads are not limited to a very high voltage only after the removal of the control supply voltage, despite the pre-wheeling circuit provided in the low-voltage switching device to reduce shutdown and voltage induced in this case by the inductive load. It slowly drops out. In the worst case, the result is referred to as a two-stage dropout, i.e. contacts that are switched in the main current path switched, for example, using an inductive load, They will come into contact with each other for a short period of time. The contacts can then be easily welded together or only have a short electrical lifetime as a whole.

유도성 부하가 전자적으로 활성화되더라도, 유도성 부하가 셧다운될 때 유도성 부하에 저장된 자기 에너지의 가장 신속한 가능한 감소를 보장하기 위하여, 프리-휠링 회로는 제어된 또는 자체-제어된 회로로서 설계되어야 한다.Whilst the inductive load is electronically activated, the pre-wheeling circuit should be designed as a controlled or self-controlled circuit in order to ensure the fastest possible reduction of the magnetic energy stored in the inductive load when the inductive load is shut down .

일반적으로, 이러한 문제점이 프리-휠링 회로 내의 다이오드(diode) 또는 제너 다이오드(Zener diode)를 통해 해결될 수 있는 것으로 알려져 있다.In general, it is known that this problem can be solved through a diode or a zener diode in a pre-wheeling circuit.

이러한 경우들에서 영구적으로 발생하는 높은 전력 손실들은 이러한 솔루션들(solutions)로 인한 단점이다.The high power losses that occur permanently in these cases are a drawback due to these solutions.

이러한 솔루션들에서의 하나의 변형은, 프리-휠링 회로를 제어된 방식으로 스위칭 온 하고 그리고 셧다운하는 것이다. 정상 동작시, 전력 손실들이 더 이상 영구적으로 발생하지 않도록 프리-휠링 회로가 셧다운된다. 이를 위해, 코일 활성화 전자장치(electronics)는 스위칭 임계값들을 평가하고, 그리고 상기 임계값들이 초과되는지 아니면 도달되는지의 여부에 따라, 프리-휠링 회로는 예컨대 옵토커플러(optocoupler)를 통해 스위칭 온 되거나 또는 셧다운된다.One variation on these solutions is to switch on and shut down the pre-wheeling circuit in a controlled manner. In normal operation, the pre-wheeling circuit is shut down such that power losses no longer occur permanently. To this end, the coil-activating electronics evaluate the switching thresholds and, depending on whether the thresholds are exceeded or reached, the pre-wheeling circuit is switched on, for example via an optocoupler, Shut down.

대응하는 코일 활성화 전자장치들은 예컨대 문헌 DE 195 19 757 C2로부터 알려진다.Corresponding coil activation electronics are known, for example, from document DE 195 19 757 C2.

이러한 경우의 단점은, 유도성 부하에 대하여 제공된 제어 공급 전압이 셧다운되거나 또는 고장날 때, 존재하는 임의의 용량성 에너지 축전기가 각각의 경우에 방전되기 이전에, 그런 다음에 다시 한 번 거의 방전된 상태에서 프리-휠링 회로가 활성화되도록 유발하기 위해, 상기 전압이 각각의 경우에 항상 거의 완전히 제거되어야 한다는 것이다.A disadvantage of this case is that, before the control supply voltage provided for the inductive load is shut down or fails, any capacitive energy capacitors present are discharged in each case, then again in a nearly discharged state In order to cause the pre-wheeling circuit to be activated in each case, the voltage must always be removed almost completely in each case.

처음에 언급된 타입의 코일 활성화 전자장치로부터 시작하여, 본 발명의 목적은, 필요하다면 프리-휠링 회로가 더욱 빨리 활성화되는 방식으로 상기 전자장치를 기술적으로 향상시키는 것이다. Starting from a coil-activated electronic device of the type mentioned at the beginning, the object of the invention is to technically improve the electronic device in such a way that the pre-wheeling circuit is activated more quickly, if necessary.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 제1항의 특징적인 특성을 갖는 프리-휠링 회로에 의해 달성된다.According to the invention, this object is achieved by a pre-wheeling circuit having the characteristic features of claim 1.

이 청구항에 따르면, 순수한 옴 저항기 및 스위칭 임계값 컴포넌트로 구성된 직렬 회로로서, 옴 저항 컴포넌트(ohmic resistor component)가 프리-휠링 회로의 제어 회로 내에 구현된다. 다시 말해: 스위칭 임계값을 생성하기 위한 전자식 컴포넌트가 프리-휠링 회로의 활성화 회로 내에 도입된다. 이러한 경우의 스위칭 임계값은 사용되는 전자식 컴포넌트의 구현의 선택 또는 타입에 의해 설정될 수 있다.According to this claim, as a series circuit consisting of a pure ohmic resistor and a switching threshold component, an ohmic resistor component is implemented in the control circuit of the pre-wheeling circuit. In other words: an electronic component for generating the switching threshold is introduced into the activation circuit of the pre-wheeling circuit. The switching threshold in this case can be set by the choice or type of implementation of the electronic component used.

추가의 장점들은 아래와 같다: 짧은 오프(OFF) 지연이 있다; 2-단계 드롭 아웃이 없다; 콘택들의 용접이 방지된다; 따라서, 콘택들은 긴 전기적 수명을 갖는다; 컴포넌트들 내에서 절약들이 이루어질 수 있고, 전자식 코일 활성화가 필요하지 않다.Additional advantages include: a short off (OFF) delay; There is no two-step dropout; Welding of contacts is prevented; Thus, the contacts have a long electrical lifetime; Conservations can be made within the components and no electronic coil activation is required.

스위칭 임계값 컴포넌트를 사용하는 결과는, 제어 공급 전압이 스위칭 오프 되거나 또는 고장난다면, 용량성 에너지 축전기가 방전될 때까지 제어 공급 전압이 첫번째로 완전히 제거될 필요가 없다는 것이며, 그 결과 관련 프리-휠링 회로를 방전시키는 것은 그 다음에 액티브(active)로 스위칭된다. 스위칭 임계값 설정에 따라, 용량성 에너지 저장소는 제어 공급 전압의 조기(early) 잔여 값에서, 즉 용량성 에너지 저장소가 설정된 스위칭 임계값 값 아래로 떨어질 때 방전되도록 이미 만들어지고, 이때, 결과적으로 프리-휠링 회로는 그 다음에 대응하게 일찍 액티브로 스위칭 된다. 따라서, 프리-휠링 회로는 더욱 빨리 활성화되고 그리고 그 다음에 유도성 부하를 통한 제어 공급 전압의 스위칭 오프 또는 고장에 의해 유발되는 셧다운 과전압이 더욱 빨리 감소된다.The result of using the switching threshold component is that if the control supply voltage is switched off or fails, then the control supply voltage does not need to be completely removed first until the capacitive energy capacitor is discharged, Discharging the circuit is then switched to active. Depending on the switching threshold setting, the capacitive energy storage is already made to discharge at an early residual value of the control supply voltage, i. E. When the capacitive energy storage falls below the set switching threshold value, The wheeling circuit is then actively switched on correspondingly early. Thus, the pre-wheeling circuit is activated more quickly and then the shutdown overvoltage caused by the switching off or failure of the control supply voltage through the inductive load is reduced more quickly.

본 발명의 유리한 실시예들은 종속항들의 청구 대상이다.Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

따라서, 스위칭 임계값 컴포넌트들은 예컨대, 미리결정된 제너 전압을 갖는 단순한 제너 다이오드에 의해, 제어 다이오드 활성화를 이용하는 사이리스터(thyristor), 또는 배리스터(varistor) 회로에 의해 구현될 수 있다. 이들 구현 옵션들(options) 전부는, 스위칭 임계값의 단순한 선택에 의해 이용 가능한 상황에 적응시키는 것을 가능하게 한다.Thus, the switching threshold components may be implemented, for example, by a simple zener diode having a predetermined zener voltage, by a thyristor, or by a varistor circuit, using control diode activation. All of these implementation options make it possible to adapt to the situation available by simple selection of switching thresholds.

본 프리-휠링 회로는 또한 더 우수한 특징들을 가질 수 있다. 용량성 에너지 축전기가 자신에 병렬로 연결된 제2 스위칭 트랜지스터(switching transistor) ― 상기 제2 스위칭 트랜지스터는, 상기 제2 스위칭 트랜지스터가 유도성 부하를 통한 셧다운 전압의 발생시 전도가 되도록 기능하고, 그리고 이를 통해, 이미 존재하는 제1 스위칭 트랜지스터가 안전하게 차단됨 ― 를 갖는다면, 결과는, 유도성 부하에 의해 유발되는 셧다운 과전압이 전압-종속적 저항기에 안전하게 존재하고 그리고 이로써 셧다운 과전압의 감소가 안전하게 야기될 수 있다는 것이다.The present pre-wheeling circuit may also have better features. A second switching transistor having a capacitive energy storage connected in parallel to itself, the second switching transistor being operative to cause the second switching transistor to conduct when a shutdown voltage is generated via the inductive load, , The first switching transistor already present is safely shut off, the result is that the shutdown overvoltage caused by the inductive load is safely present in the voltage-dependent resistor and thus the shutdown overvoltage can be safely caused .

활성화 회로가 제3 옴 저항, 제2 제너 다이오드 및 제3 다이오드의 직렬 회로 ― 이때, 제2 제너 다이오드 및 제3 다이오드는 반대 극성들로 연결됨 ― 를 포함하는 방식으로, 제2 스위칭 트랜지스터의 이러한 활성화 회로의 구현은, 제2 스위칭 트랜지스터에 의한 제1 스위칭 트랜지스터의 안전한 블록킹을 보장한다.Wherein the activation circuit comprises a series circuit of a third ohmic resistor, a second zener diode and a third diode, wherein the second zener diode and the third diode are connected in opposite polarities, The implementation of the circuit ensures secure blocking of the first switching transistor by the second switching transistor.

본 발명의 예시적 실시예는 단일 도면을 갖는 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Exemplary embodiments of the present invention are described in further detail below with reference to the drawings having a single drawing.

도 1은 유도성 부하(1) ― 아래에서 코일(coil)로 또한 축약됨 ― 에 병렬로 연결된 프리-휠링 회로를 나타낸다. Figure 1 shows a pre-wheeling circuit connected in parallel to an inductive load (1) - also shortened to a coil underneath.

이러한 병렬 회로는 플러스(plus) 극(3) 및 마이너스(minus) 극(4)을 갖는 제어 공급 전압원(2)에 연결된다. 프리-휠링 회로는 코일(1)에 직접적으로 병렬로 직렬 회로 라인을 포함하고, 상기 직렬 회로 라인은 제1 다이오드(5), 및 전압-종속적 저항기(7)가 병렬로 스위칭되는 제1 스위칭 트랜지스터(6)로 구성된다. 이러한 경우에, 스위칭 트랜지스터(6)의 드레인(drain) 단자(D)는 마이너스 극(4)에 연결된다. 스위칭 트랜지스터(6)의 소스(source) 연결부(S)는 제1 다이오드(5)의 애노드(anode)에 연결되고, 차례로 상기 제1 다이오드(5)는 자신의 캐소드(cathode) 연결부가 플러스 극에 연결된다. 플러스 극(3)은 제2 다이오드(8), 및 상기 플러스 극(3)에 병렬로 놓인 저항 컴포넌트(9)를 통해 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 게이트(gate) 단자(G)에 연결된다.This parallel circuit is connected to a control supply voltage source 2 having a plus (+) pole 3 and a minus (4) pole. The pre-wheeling circuit comprises a series circuit line directly in parallel to the coil 1, the series circuit line comprising a first diode 5, and a first switching transistor 6, in which the voltage-dependent resistor 7 is switched in parallel, (6). In this case, the drain terminal D of the switching transistor 6 is connected to the negative electrode 4. The source connection S of the switching transistor 6 is connected to the anode of the first diode 5 and the first diode 5 in turn has its cathode connection connected to the positive electrode . The positive pole 3 is connected to the gate terminal G of the first switching transistor 6 through a second diode 8 and a resistance component 9 placed in parallel to the positive pole 3 .

저항 컴포넌트(9)는, 제1 옴 저항기(10) 및 스위칭 임계값 컴포넌트(11)로 구성된 직렬 회로로서 구현된다.The resistance component 9 is implemented as a series circuit consisting of a first ohmic resistor 10 and a switching threshold component 11.

제2 옴 저항기(12) 및 커패시터(13)로 구성된 병렬 회로(14)는, 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 소스 단자(S) 및 게이트 단자(G) 사이에 놓인다. 제1 제너 다이오드(15) 및 제2 스위칭 트랜지스터(16)는 병렬 회로(14)에 병렬로 놓이고, 상기 제2 스위칭 트랜지스터(16)는 자신의 에미터(emitter)가 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 소스 연결부(S)에 놓이고 그리고 자신의 콜렉터(collector)가 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 게이트 연결부(G)에 놓인다.The parallel circuit 14 composed of the second ohmic resistor 12 and the capacitor 13 is placed between the source terminal S and the gate terminal G of the first switching transistor 6. A first Zener diode 15 and a second switching transistor 16 are placed in parallel in the parallel circuit 14 and the second switching transistor 16 has its emitter connected to the first switching transistor 6 And its collector is placed at the gate connection G of the first switching transistor 6. The gate of the first switching transistor 6 is connected to the gate of the first switching transistor 6,

제2 스위칭 트랜지스터(16)의 베이스(base)는, 제3 옴 저항기(17), 제2 제너 다이오드(18) 및 제3 다이오드(19)로 구성된 직렬 회로를 통해 마이너스 극(4)으로 스위칭되고, 여기서 제3 다이오드(19)의 애노드 연결부는 상기 극에 존재하고 그리고 제3 다이오드(19) 및 제2 제너 다이오드(18)의 두 개의 캐소드 단자들은 서로 연결된다.The base of the second switching transistor 16 is switched to the negative pole 4 through a series circuit composed of the third ohmic resistor 17, the second zener diode 18 and the third diode 19 Where the anode connection of the third diode 19 is at the pole and the two cathode terminals of the third diode 19 and the second zener diode 18 are connected to each other.

코일(1)은, 도시된 바와 같이 전자식 제어기(20)에 직렬로 연결될 수 있는 예컨대 보호 코일이다. 도면에서 점선들에 의해 표시된 바와 같이, 전자식 제어기(20)는 필요하다면 마이너스 극(4)을 클록킹(clock)한다.The coil 1 is, for example, a protective coil that can be connected in series to the electronic controller 20 as shown. As indicated by the dotted lines in the figure, the electronic controller 20 clocks the negative pole 4 if necessary.

제어 공급 전압원(2)은 DC 전압원이고, 상기 DC 전압원에 의해 코일(1)이 전압을 공급받는다. 동시에, 제2 다이오드(8) 및 옴 저항 컴포넌트(9)를 통해, 직렬로 놓이는, 제1 제너 다이오드(15), 제2 옴 저항기(12) 및 커패시터(13)의 병렬 회로에 제어 전압이 인가된다.The control supply voltage source 2 is a DC voltage source, and the coil 1 is supplied with the voltage by the DC voltage source. At the same time, a control voltage is applied to the parallel circuit of the first zener diode 15, the second ohmic resistor 12 and the capacitor 13, which are placed in series through the second diode 8 and the ohmic resistance component 9 do.

인가된 제어 전압을 통해, 제1 스위칭 트랜지스터(6)는 전도 상태로 스위칭 되고, 상기 전도 상태는 제어 공급 전압원(2)이 연결되어 있는 한 유지된다. 제어 공급 전압원(2)이 스위칭 오프 되거나 고장난다면, 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 활성화 전압은, 상기 활성화 전압이 제1 스위칭 트랜지스터(6)가 차단되는 값에 도달할 때까지, 병렬 회로(14)에 의해 미리결정된 시간 상수에 따라서만 매우 느리게 감소된다. 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 그 선형 동작 범위 내에서의 불안정한 스위칭 상태를 방지하기 위해, 프리-휠링 트랜지스터로서 동작하는 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 안전한 차단이 제2 스위칭 트랜지스터(16)에 의해 보장된다.Through the applied control voltage, the first switching transistor 6 is switched to the conduction state, and the conduction state is maintained as long as the control supply voltage source 2 is connected. If the control supply voltage source 2 is switched off or fails, the activation voltage of the first switching transistor 6 is maintained in the parallel circuit 14 until the activation voltage reaches a value at which the first switching transistor 6 is shut off Lt; RTI ID = 0.0 > time constant < / RTI > In order to prevent an unstable switching state of the first switching transistor 6 within its linear operating range, the safe disconnection of the first switching transistor 6, which acts as a pre-wheeling transistor, is prevented by the second switching transistor 16 .

제3 옴 저항기(17), 제2 제너 다이오드(18) 및 제3 다이오드(19)로 구성된, 제2 스위칭 트랜지스터(16)의 다이오드 회로는, 제1 스위칭 트랜지스터(6)가 선형 범위 내에서 동작하고 있을 때 발생하는 상기 제1 스위칭 트랜지스터(6)에서의 과전압들의 발생시, 제2 스위칭 트랜지스터(16)를 안전하게 활성화시키기 위해 그리고 이로써 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 게이트-소스 경로를 안전하게 단락시키고 그리고 그에 따라 상기 트랜지스터를 안전하게 차단하기 위해 사용된다.The diode circuit of the second switching transistor 16, which is composed of the third ohmic resistor 17, the second zener diode 18 and the third diode 19, is arranged such that the first switching transistor 6 is operated within a linear range The gate-source path of the first switching transistor 6 is safely short-circuited, and the gate-source path of the second switching transistor 6 is short- And thus used to safely disconnect the transistor.

전압-종속적 저항기(7)는, 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 드레인-소스 경로를 보호하기 위한 역할을 담당한다. 전압-종속적 저항기(7)는, 제어 공급 전압원(2)이 스위칭 오프 될 때 코일(1)에 발생하는 셧다운 과전압들을 감소시키고, 그리고 제1 스위칭 트랜지스터(6)를 파괴로부터 보호한다.The voltage-dependent resistor 7 serves to protect the drain-source path of the first switching transistor 6. The voltage-dependent resistor 7 reduces shutdown and overvoltages that occur in the coil 1 when the control supply voltage source 2 is switched off and protects the first switching transistor 6 from breakdown.

제2 옴 저항기(12) 및 커패시터(13)의 변형들은, 코일(1) 내에 저장된 잔여 에너지가 대략(more or less) 빨리 감소될 수 있도록 하거나, 또는 보호 코일을 위해 사용될 때, 코일의 셧다운 지연 시간이 요구되는 대로 설정될 수 있도록 한다. 이는, 최대 셧다운 지연 시간 ― 상기 최대 셧다운 지연 시간 내에서, 상기 회로 없이, 콘택터가 드롭 아웃됨 ― 까지만 적용된다.Variations of the second ohmic resistor 12 and the capacitor 13 are such that when the residual energy stored in the coil 1 is reduced more or less quickly or when used for a protective coil, Allow time to be set as required. This applies only up to the maximum shutdown delay time, within the maximum shutdown delay time, without the circuit, where the contactor is dropped out.

프리-휠링 다이오드로서 또한 지칭되는 제1 다이오드(5), 제1 스위칭 트랜지스터(6) 및 전압-종속적 저항기(7)의 디멘셔닝(dimensioning)을 통해, 회로는 상이한 전자기 드라이브들에 적응될 수 있다.Through the dimensioning of the first diode 5, the first switching transistor 6 and the voltage-dependent resistor 7, also referred to as pre-wheeling diodes, the circuit can be adapted to different electromagnetic drives .

프리-휠링 회로는 또한 전자적으로 클록킹되는 코일 제어기(20)를 위해 사용될 수 있다.The pre-wheeling circuit may also be used for the coil controller 20 to be electronically clocked.

앞서 알려진 회로 어레인지먼트들(circuit arrangements)과 비교할 때, 본 명세서에 설명된 프리-휠링 회로는 상당히 더 단순한 방식으로 그리고 더 적은 컴포넌트들로 구성된다.As compared to the previously known circuit arrangements, the pre-wheeling circuitry described herein is constructed in a much simpler manner and with fewer components.

설명된 제1 스위칭 트랜지스터(6) 및 제2 스위칭 트랜지스터(16) 대신에, 다른 스위칭 트랜지스터 타입들(types)이 또한 사용될 수 있다.Instead of the described first switching transistor 6 and second switching transistor 16, other switching transistor types may also be used.

이러한 프리-휠링 회로의 장점은 자신의 자체-제어된 효과에 있다. 따라서, 상기 장점은, 코일(1)에서의 셧다운 과전압들의 발생시, 프리-휠링 트랜지스터, 즉 제1 스위칭 트랜지스터(6)가 안전하게 차단되고 그리고 이로써 전류 흐름이 전압-종속적 저항기(7)에서 정류(commute)되는 것에 기초한다.The advantage of this pre-wheeling circuit is its own self-controlled effect. The advantage is thus that, in the event of the occurrence of shutdown overvoltages in the coil 1, the pre-wheeling transistor, i. E. The first switching transistor 6 is safely disconnected and thereby the current flow is commutated in the voltage- ).

도면에서 미리결정된 전압을 갖는, 차단 방향으로 극화되는 제너 다이오드(11)에 의해 구현되는 스위칭 임계값 컴포넌트(11)는, 병렬 회로(14)에 대하여 스위칭 임계값 기능을 갖는다. 제어 전압원(2)에 의해 이용 가능하게 된 제어 전압이 제너 다이오드(11)의 제너 전압보다 더 크다면, 병렬 회로(14)에 의해 형성된 용량성 에너지 축전기가 충전되고 그리고 제1 스위칭 트랜지스터(6)가 전도 상태로 스위칭된다.The switching threshold component 11 implemented by the Zener diode 11 polarized in the blocking direction with a predetermined voltage in the figure has a switching threshold function for the parallel circuit 14. If the control voltage made available by the control voltage source 2 is greater than the zener voltage of the zener diode 11, then the capacitive energy capacitor formed by the parallel circuit 14 is charged and the first switching transistor 6 is turned on, Is switched to the conduction state.

제어 전압원(2)에 의해 이용 가능하게 된 제어 전압이 스위칭 오프 된다면 또는 상기 제어 전압이 적어도 제너 다이오드(11)의 제너 전압 아래로 폭락(collapse)한다면, 제너 다이오드(11)는 전압이 상기 전압 아래로 떨어지게 되는 시간으로부터 블록킹되고 그리고 그 시간부터 그곳에서 병렬 회로(14)에 의해 형성된 용량성 에너지 축전기를 통해 더 이상 충전하지 않고, 상기 시간부터 방전이 있다. 따라서, 제어 전압이 거의 0으로 떨어질 때까지, 그러나 설정된 스위칭 임계값이 언더슛(undershot)될 때에만, 용량성 에너지 축전기는 방전되지 않는다. 따라서, 제1 스위칭 트랜지스터(6)는 블록킹 상태로 더욱 빨리 스위칭되고 그리고 그에 따라 차례로, 프리-휠링 회로는 코일(1)에 의해 유발된 셧다운 과전압을 감소시키기 위해 더욱 빨리 활성화된다.If the control voltage made available by the control voltage source 2 is switched off or the control voltage collapses at least below the zener voltage of the zener diode 11, And from that time there is no further charge through the capacitive energy capacitor formed by the parallel circuit 14, and there is a discharge from this time. Therefore, the capacitive energy capacitor is not discharged until the control voltage drops to almost zero, but only when the set switching threshold value is undershot. Thus, the first switching transistor 6 is switched to the blocking state more quickly and, in turn, in turn, the pre-wheeling circuit is activated more quickly to reduce the shutdown overvoltage caused by the coil 1.

따라서 연결되고 스위칭되는 스위칭 임계값 컴포넌트(11)를 형성하는 제너 다이오드(11)는, 제너 다이오드 활성화를 이용하는 사이리스터의 형태로 또는 배리스터 회로의 형태로 또한 구현될 수 있다.The zener diode 11, which thus forms the switching threshold component 11 to be connected and switched, can also be implemented in the form of a thyristor using zener diode activation or in the form of a varistor circuit.

Claims (4)

유도성 부하(inductive load)가 셧다운(shutdown)될 때 상기 유도성 부하에 의해 유발되는 셧다운 과전압들을 감소시키기 위한, 상기 유도성 부하를 위한 프리-휠링(free-wheeling) 회로로서,
a) 상기 프리-휠링 회로는, 제1 다이오드(diode)(5) 및 전압-종속적 저항기(7)로 구성된 직렬 회로 ― 상기 직렬 회로는 코일(coil)(1)에 병렬로 놓임 ― 를 포함하고,
b) 제1 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(6)가 상기 전압-종속적 저항기(7)에 병렬로 연결되고,
c) 상기 제1 스위칭 트랜지스터(6)를 활성화시키기 위해, 제2 옴 저항기(ohmic resistor)(12) 및 커패시터(capacitor)(13)로 구성된 병렬 회로(14)가 상기 제1 스위칭 트랜지스터(6)의 제어 입력부(G)에 놓이고, 그리고
d) 동시에, 상기 병렬 회로(14)는 제2 다이오드(8) 및 옴 저항 컴포넌트(9)로 구성된 직렬 회로를 통해 제어 공급 전압원(2)에 놓이고,
상기 옴 저항 컴포넌트(9)는, 제1 옴 저항기(10) 및 스위칭 임계값 컴포넌트(11)로 구성된 직렬 회로로서 구현되고, 상기 스위칭 임계값 컴포넌트(11)는 상기 제어 공급 전압 소스(2)가 셧다운되는 중에 차단되도록 구현되는,
유도성 부하를 위한 프리-휠링 회로.WHAT IS CLAIMED IS: 1. A free-wheeling circuit for an inductive load for reducing shutdown overvoltages caused by an inductive load when the inductive load is shut down,
a) the pre-wheeling circuit comprises a series circuit consisting of a first diode (5) and a voltage-dependent resistor (7), the series circuit lying in parallel with a coil (1) ,
b) a first switching transistor (6) is connected in parallel to said voltage-dependent resistor (7)
c) a parallel circuit 14 composed of a second ohmic resistor 12 and a capacitor 13 is connected to the first switching transistor 6 to activate the first switching transistor 6, Is placed in the control input (G)
d) At the same time, the parallel circuit 14 is placed in the control supply voltage source 2 via a series circuit consisting of a second diode 8 and an ohmic resistance component 9,
The ohmic resistance component 9 is implemented as a series circuit consisting of a first ohmic resistor 10 and a switching threshold component 11 and the switching threshold component 11 is connected to the control supply voltage source 2 Implemented to be shut off during shutdown,
Pre-Wheeling Circuit for Inductive Load. 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 임계값 컴포넌트(11)는 제너 다이오드(Zener diode), 제너 다이오드 활성화를 이용하는 사이리스터(thyristor), 또는 배리스터(varistor) 회로에 의해 구현되는,
유도성 부하를 위한 프리-휠링 회로.The method according to claim 1,
The switching threshold component 11 may be implemented by a Zener diode, a thyristor using zener diode activation, or a varistor circuit,
Pre-Wheeling Circuit for Inductive Load. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 병렬 회로(14)는 제2 스위칭 트랜지스터(16)에 병렬로 연결되고, 상기 유도성 부하(1)에서의 셧다운 과전압의 발생시, 제2 스위칭 트랜지스터(16)가 전도되고 그리고 이로써 상기 제1 스위칭 트랜지스터(6)가 차단되는,
유도성 부하를 위한 프리-휠링 회로.3. The method according to claim 1 or 2,
The parallel circuit 14 is connected in parallel to the second switching transistor 16 and when the shutdown overvoltage at the inductive load 1 occurs the second switching transistor 16 is conducted and thereby the first switching When the transistor 6 is shut off,
Pre-Wheeling Circuit for Inductive Load. 제 3 항에 있어서,
상기 제2 스위칭 트랜지스터(16)의 활성화 회로는, 제3 옴 저항기(17), 제2 제너 다이오드(18) 및 제3 다이오드(19)로 구성된 직렬 회로를 포함하고, 상기 제2 제너 다이오드(18) 및 상기 제3 다이오드(19)는 반대 극성들로 연결되는,
유도성 부하를 위한 프리-휠링 회로.The method of claim 3,
The activation circuit of the second switching transistor 16 includes a series circuit consisting of a third ohmic resistor 17, a second zener diode 18 and a third diode 19, and the second zener diode 18 ) And said third diode (19) are connected in opposite polarities,
Pre-Wheeling Circuit for Inductive Load.
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